Amplificatoarele optice au revoluționat comunicațiile pe distanță lungă cu fibră optică
În situațiile în care problema principală este pierderea, amplificatoarele optice pot fi într-adevăr utilizate pentru a amplifica semnalele fără conversie în domeniul electric. Astfel de amplificatoare optice au revoluționat cu adevărat comunicațiile pe distanță lungă cu fibră optică.
Scopul unui amplificator optic este de a restabili nivelul de putere a semnalului, redus din cauza pierderilor în timpul propagării, fără nici o conversie optică în electrică. Majoritatea amplificatoarelor optice amplifică lumina incidentă prin emisia stimulată, același mecanism care este utilizat în lasere, dar fără machanismul de feedback. ingredientul principal este câștigul optic realizat prin pompa amplificatorului (electric sau optic) pentru a realiza inversiunea populației. câștigul optic, în general, nu este doar o funcție a frecvenței, ci și o funcție a intensității fasciculului local. Figura de mai jos arată principiul amplificatorului optic.
În comparație cu regeneratoarele electronice, amplificatoarele optice nu au nevoie de circuite electronice de mare viteză, sunt transparente la rata și formatul de biți și, cel mai important, pot amplifica mai multe semnale optice la diferite lungimi de undă simultan. Astfel, dezvoltarea lor a determinat o creștere uriașă a capacității de comunicare folosind Wavel Division Multiplexing (WDM) în care mai multe lungimi de undă care poartă semnale independente sunt propagate prin aceeași fibră cu un singur mod, înmulțind astfel capacitatea legăturii. Spre deosebire de regeneratoarele electronice, amplificatorul WDM nu compensează dispersia acumulată în legătură și adaugă, de asemenea, zgomot la singala optică.
Amplificatoarele optice au un impact mare asupra sistemelor de transmisie a fibrelor optice. Acestea pot compensa pierderea liniilor de transmisie a fibrelor optice, reducând astfel numărul de repetoare electrice. Un avantaj economic major este capacitatea de a amplifica simultan un număr de semnale WDM. Într-o linie de transmisie pe distanțe lungi (prezentată în figura de mai jos), amplificatoarele optice, indicate de triunghiuri solide, sunt utilizate ca amplificatori de rapel la emițător, amplificatori în linie și preamplificatori la receptor. Amplificatorul in linie se numește repetor 1R. De obicei, un repetor 1R este introdus la fiecare 80-100 km în sistemele de transmisie pe distanțe lungi. Un EDFA este cel mai frecvent utilizat pentru amplificatorul în banda convențională (banda C) a regiunii spectrale 1530-1565 nm. Acest lucru se datorează faptului că trecerea de la starea metastabilă la starea de bază a unei EDFA se încadrează în banda C. Faceți clic pentru detalii despre produsul bandei C EDFA . De fiecare dată când semnalul trece prin amplificatorul optic, zgomotul amplificatorului este acumulat, ceea ce duce la degradarea raportului de zgomot al semnalului (SNR). Prin urmare, după câteva treceri ale repetatoarelor 1R, semnalul optic este regenerat de un repetor electric 3R care are cele trei funcții de remodelare, reimprimare și regenerare.
Până în prezent, au fost introduse mai multe tipuri de amplificatoare optice: amplificator optic semiconductor (SOA), amplificator de fibră Raman (RFA), amplificator de fibre dopate cu pământuri rare (EDFA-Doped Erbium care funcționează la 1500 nm și FDFA dopat cu Praseodymium care funcționează la 1300 nm ) și amplificator optic parametric (OPA). Benzile primare de amplificare a EDFA sunt banda C (1535-1565 nm) și banda L (1570-1610 nm); cu toate acestea, s-au raportat extinderea gamei de operare a EDFA la banda S (1460-1530 nm). Pe de altă parte, RFA pot fi făcute pentru a opera în orice bandă. Sunt disponibile SOA-uri capabile să funcționeze în diferite benzi. OPA folosesc neliniaritatea pentru a amplifica un semnal și pot fi făcute pentru a opera în orice bandă.
Astăzi, majoritatea sistemelor de comunicații cu fibre optice folosesc EDFA datorită avantajelor lor în ceea ce privește lățimea de bandă, puterea ridicată a puterii și caracteristicile zgomotului. RFA și SOA devin importante și în multe aplicații. Lucrările la OPAs au arătat că este posibilă realizarea unei amplificări în bandă largă cu cifre cu zgomot foarte mic.
